## PERUBAHAN PERFORMANSI KOMPRESOR SUPERIOR W74 KARENA PENURUNAN TEKANAN GAS ALAM KE SUCTION KOMPRESOR DI CONOCO PHILLIPS (RAMBA) LTD

## Ferry Irawan
Jurusan Teknik Pendingin dan Tata Udara Politeknik Sekayu Jl. Kol. Wahid Udin Lk. 1 Kel. Kayuara, Sekayu Kab. Musi Banyuasin 30711 E-mail: ferry.irawan_mail@yahoo.com

## RINGKASAN
Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi dewasa ini, khususnya di bidang industri. Maka penggunaan kompresor hampir meliputi di setiap bidang kehidupan, mulai dari industri rumah tangga sampai industri-industri berat. Pada suatu lokasi penambangan minyak dan gas, banyak digunakan alat modern. Salah satunya adalah kompresor. Dalam hal ini adalah Reciprocating Compressors yang jenisnya adalah Superior W74. Kompresor ini digunakan untuk membantu mengangkat migas dan menstabilkan tekanan di dalam formasi/reservoir (perut bumi yang mengandung minyak dan gas). Pada eksperimen ini dibahas mengenai perubahan performansi kompresor Superior W74. Perubahan ini disebabkan perubahan tekanan gas alam ke suction kompresor. Dalam hal ini dibahas mengenai penurunan tekanan gas ke suction kompresor, dengan memasukkan data-data yang ada ke perhitungan sehingga dari hasilnya terlihat perubahan performansinya dan dibandingkan dengan performansi aktual. Diharapkan adanya kajian yang lebih dalam terhadap alat ini untuk pengembangan bahasan lainnya.
Kata kunci: Reciprocating compressors, dan reservoir

## PENDAHULUAN
Dewasa ini ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang dengan pesat di seluruh belahan dunia. Berbagai bentuk dan macam penelitian banyak dilakukan oleh para ahli di bidangnya untuk lebih mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi yang ada agar lebih menjadi modern dan lebih canggih lagi. Ini semua dilakukan dengan tujuan untuk dapat membantu manusia dalam semua aspek kehidupannya. Kegiatan
pengembangan penelitian ini sendiri sangat digalakkan dan dibudayakan di bidang pendidikan, seperti di kalangan universitas sebagai salah satu wadah dari berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi tersebut. Salah satu bentuk penelitian dalam ilmu dan teknologi yang ada diantaranya adalah
dibidang pemanfaatan kompresor.
Sejalan dengan program lumbung energi pemerintah Indonesia yang salah satu wilayahnya adalah Sumatera
Selatan, maka ladang-ladang minyak dan gas yang kaya di Musi Banyuasin mendapat perhatian. Dan pengelolaannya dilakukan oleh
Pemerintah yang dalam hal ini PT. Pertamina ataupun oleh pihak swasta. Salah satu perusahaan minyak dan gas swasta yang mengelola migas di Musi
Banyuasin adalah ConocoPhillips (Ramba) Ltd., yang sebelumnya
dikelola perusahaan migas swasta lainnya. Penambangan migas di wilayah ini sudah ± 25 tahun. Dengan dipilihnya sistem penambangan secara kontinyu, maka diperlukan peralatan utama tambang yang modern. Salah satu alat utama tambang yang dipakai
adalah kompresor Superior W74, yaitu suatu alat yang memompakan/menginjeksikan gas
alam ke formasi/reservoir (perut bumi yang mengandung minyak dan gas). Karena masih minimnya penggunaan alat ini di Indonesia, maka penulis merasa tertarik untuk membahasnya.

## TINJAUAN PUSTAKA

##  Pengertian Umum
Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas yang bertujuan untuk manaikkan tekanan fluida kerja. Ada kompresor yang
mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari pada tekanan atmosfir.
Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum. Pada umumnya kompresor digunakan sebagai :
- Processing
Di dalam processing, kompresor berfungsi sebagai : o Ikut langsung dalam prose itu sendiri,
misalnya
reaksi
pembuatan NH 3 yang berasal dari H 2 dan N 2 . Untuk terjadinya reaksi itu diperlukan suatu tekanan yang tertentu, dan untuk memperoleh tekanan dari kedua gas ini digunakan kompresor. o Hanya diperlukan pada proses fisik saja, misalnya pada proses pengeringan dan pada proses fluidisasi (menyalurkan zat padat seperti mengalirkan zat cair).
- Tenaga penggerak
Dalam hal ini udara yang bertekanan dari kompresor digunakan sebagai sumber tenaga penggerak, misalnya untuk menggerakkan alat pemecah batu, untuk sensing element (element perasa) dari automatic control dan sebagainya.

##  Klasifikasi Kompresor
Kompresor dapat diklasifikasikan dalam dua jenis utama, yaitu :
- Positive displacement compressor
Kompresor jenis ini bekerja dengan menghisap sejumlah gas ke dalam
ruangan yang berupa silinder atau stator yang kemudian dimampatkan dengan memperkecil volume ruangan.
o Reciprocating compressor
Kompresor Superior W74 (ditunjukkan pada gambar 1), termasuk ke dalam jenis ini.
Gambar 1. Kompresor Superior
Cara kerja kompresor ini adalah : (lihat gambar 2). Pada saat langkah hisap, katup hisap( suction valve ) mulai
terbuka dan gas masuk kedalam silinder, setelah silinder terisi penuh oleh gas maka dimulailah langkah kompresi yaitu katup hisap tertutup dan katup buang( discharge valve ) terbuka serta gas keluar dengan tekanan yang lebih tinggi.
Gambar 2. Cara Kerja Kompresor Superior

## Rotary Compressor
Pada rotary compressor , gas ditekan atau digerakkan dengan adanya aksi positif dari elemen yang berputar. Ada beberapa rancangan dari kompresor jenis ini, diantaranya : sliding vane compressor , dan two impeller blower .

## Centrifugal Compressor
Seperti halnya pada pompa sentrifugal, maka kompresi pada sentrifugal dan aksial kompresor atau blower terjadi karena adanya aksi rotasi dari vane
(baling-baling)
atau impeller (pendorong). Kecepatan yang diberikan kepada gas oleh impeller tersebut akan diubah menjadi tekanan pada bagian volute atau diffuser nya.
Impeller dari kompresor didesain
mengecil dari bagian bertekanan rendah hingga ke bagian tekanan tinggi, hal ini dilakukan karena volume gas akan mengecil karena penekanan.

## Kompresor Sentrifugal
Klasifikasi dari sentrifugal kompresor :
 Ditinjau dari bentuk impeller
- Forward
- Backward - Radial (tersusun secara radial pada aksis)
 Ditinjau jumlah stage
- Single stage , untuk kapasitas diatas 8.000 cfm dengan tekanan 2-9 psi
- Multi stage , untuk kapasitas dan tekanan yang tinggi . Kapasitas
2.000 cfm-120.000 cfm dan
tekanan 14,7-350 psi (lihat contoh gambar 3). Antara setiap stage dilengkapi dengan intercooler

## Kompresor Aksial
Kompresor jenis ini merupakan bentuk lain dari sentrifugal kompresor, di mana gas mengalir dalam arah aksial. Baling- balingnya ( vanes ) melekat pada drum yang berputar. Bentuk dari baling- baling dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat menggerakkan gas secara aksial.

## METODE PENELITIAN
Dalam mempresentasikan bagaimana menghitung perubahan performansi kompresor Superior W74, karena penurunan tekanan gas alam ke suction kompresor, dengan memasukkan data-data yang ada dan membandingkannya dengan
performansi aktual alat.
 Data spesifik kompresor :
- Compressor mfr
: superior
- Model : w74 - Rod diameter : 2,50 inch - Cylinder diameter o first stage : 17,5 inch o second stage : 12 inch o third stage : 7 inch - Number of cylinders : 4 - Cylinder clearance : 24,87 % dari pd - Cwts : yes - Pin diameter : 8.00 inch - Driver : engine - Coupling mfr : thomas - Model : 750cm - Min. Idle speed : 600 rpm - Operating speed range : 600 rpm to 900 rpm
 Performansi aktual :
- Efisiensi volumetrik
 v = 90 %
- Kapasitas inlet silinder o Kapasitas per menit
q a = 946 ft 3 /min
o
Kapasitas per hari (MMSCFD)
Q g = 44 MMSCFD
- Brake Horsepower (BHP)
BHP Total = 10600 HP
 Data penurunan tekanan ke
suction kompresor No. P s (Psig)
1 46
2 45
3 44
 Data temperatur pada third stage dan faktor kompressibilitasnya
- Temperatur ( o F)
o Temperatur masuk (T s )
No. P s (Psig) T s ( o F)
1 46 100
2 45 98 3 44 96 o Temperatur keluar (T d ) No. P s (Psig) T d ( o F)
1
46 110
2 45 108 3 44 106 - Faktor kompressibilitas (Z)
o Faktor
kompressibilitas untuk
suction (Z s )
No. P s (Psig) Z s
1 46 Z s, pada 414,7 psia
dan 100 o F = 0,91
2 45 Z s , pada 413,7 psia dan 98 o F = 0,89
3 44 Z s, pada 412,7 psia
dan 96 o F = 0,87
o Faktor
Kompressibilitas
untuk discharge (Z d ) No. P s (Psig) Z d
1 46 Z d , pada 1014,7 psia
dan 110 o F = 0,93
2 45 Z d, pada 1013,7 psia
dan 108 o F = 0,90
3 44 Z d, pada 1012,7 psia
dan 106 o F = 0,875

## HASIL DAN PEMBAHASAN
 Perhitungan Piston Displacement
- Untuk first stage
PD =                  Cylinder Of Number SN d d r c 2200 2 2 2 =         4 2200 900 . 7 . 5 . 2 5 , 17 . 2 2 2        = 6944,318182 ft 3 /min - Untuk second stage
PD =            
     Cylinder Of Number SN d d r c 2200 2 2 2 =         4 2200 900 . 7 . 5 . 2 12 . 2 2 2        = 3227,318182 ft 3 /min - Untuk third stage
PD =                  Cylinder Of Number SN d d r c 2200 2 2 2 =         4 2200 900 . 7 . 5 . 2 7 . 2 2 2       
= 1050,954545 ft 3 /min
 Perhitungan Performansi
- Untuk Suction Pressure (P s ) = 46 psig = 60,7 psia
Rasio kompresi
- Untuk first stage
R = n s d P P 1       R = 1 1 7 , 14 46 7 , 14 150         R = 2,71
- Untuk second stage
R = n s d P P 1      
R = 2 1 7 , 14 150 7 , 14 400         R = 1,59
R = n s d P P 1       R = 3 1 7 , 14 400 7 , 14 1000         R = 1,35
o Gas third stage suction and discharge temperatur (Temperatur masuk dan keluar third stage ) Ts 3 = 100 o F = (100+460) o R = 560 o R T d = 110 o F = (110+460) o R = 570 o R
o Efisiensi volumetrik
- (1). Suction pressure untuk first stage
P s = (46+14,7) = 60,7 psia (2). Discharge pressure untuk first stage
P d = (150+14,7) = 164,7 psia
- (1). Suction pressure untuk second stage
P s2 = (150+14,7) = 164,7 psia (2). Discharge pressure untuk second stage P d2 = (400+14,7) = 414,7 psia
- (1). Suction pressure untuk third stage
P s3 = (400+14,7) = 414,7 psia (2). Discharge pressure untuk third stage P d3 = (1000+14,7) = 1014,7 psia
- Compressibility factors pada suction dan discharge pressure Z s, pada 414,7 psia dan 100 o F = 0,91 Z d, pada 1014,7 psia dan 110 o F = 0,93
-  v = 96 – R – C   L R Z Z k d s         1 1
 v = 96 – (1,35) – (24,87)
  1 1 35 , 1 93 , 0 91 , 0 25 , 1 1               = 87,58 % o Kapasitas - Kapasitas per menit
q a = (PD)  v = (1050,954545)(0,8758) = 920,4259905 ft 3 /min
- Kapasitas per hari (MMSCFD)
Q g =               s s s a Z T P q 051 , 0 =               91 , 0 560 7 , 414 4259905 , 920 051 , 0
= 38,20 MMSCFD
o Brake Horsepower (BHP)
- Untuk first stage BHP 1 = 22.R.n.F.Q g = 22(2,71)(1)(1,10)(38,20002663)
= 2505,234147 HP
- Untuk second stage
BHP 2 = 22.R.n.F.Q g
= 22(1,59)(2)(1,10)(38,20002663) = 2939,721249 HP
- Untuk third stage
BHP 3 = 22.R.n.F.Q g = 22(1,35)(3)(1,10)(38,20002663) = 3743,98461 HP
- BHP Total = BHP 1 + BHP 2 + BHP 3 = 2505,234147 + 2939,721249 + 3743,98461 = 9188,940006 HP
- Untuk Suction Pressure (P s ) = 45 psig = 59,7 psia
o Rasio kompresi
- Untuk first stage
R = n s d P P 1      
R = 1 1 7 , 14 45 7 , 14 149         R = 1 7 , 59 7 , 163       R = 2,74 - Untuk second stage
R = n s d P P 1       R = 2 1 7 , 14 149
7 , 14 399         R = 2 1 7 , 163 7 , 413       R =   2 1 527183873 , 2 R = 1,59 - R = n s d P P 1       R = 3 1 7 , 14 399
7 , 14 999         R = 3 1 7 , 413 7 , 1013       R =   3 1 450326323 , 2 R = 1,35 o Gas third stage suction and discharge temperatur (Temperatur masuk dan keluar third stage )
Ts 3 = 98 o F = (98+460) o R = 558 o R T d = 108 o F = (108+460) o R = 568 o R
o Efisiensi volumetrik
- (1). Suction pressure untuk first stage P s = (45+14,7) = 59,7 psia (2). Discharge pressure untuk first stage
P d = (149+14,7) = 163,7 psia
- (1). Suction pressure untuk second stage
P s2 = (149+14,7) = 163,7 psia (2). Discharge pressure untuk second stage
P d2 = (399+14,7) = 413,7 psia
- (1). Suction pressure untuk third stage
P s3 = (399+14,7) = 413,7 psia (2). Discharge pressure untuk third stage P d3 = (999+14,7) = 1013,7 psia
- Compressibility factors pada suction dan discharge pressure Z s , pada 413,7 psia dan 98 o F = 0,89
Z d, pada 1013,7 psia dan 108 o F = 0,90
-  v = 96 – R – C   L R Z Z k d s         1 1  v = 96 – (1,35) – (24,87)   1 1 35 , 1 90 , 0 89 , 0 25 , 1 1               = 87,25 %
o Kapasitas
- Kapasitas per menit
q a = (PD)  v = (1050,954545)(0,8725) = 916,9578405 ft 3 /min
- Kapasitas per hari (MMSCFD) Q g =               s s s a Z T P q 051 , 0 =              
89 , 0 558 7 , 413
9578405 , 916 051 , 0 = 38,96 MMSCFD
o Brake Horsepower (BHP)
- Untuk first stage
BHP 1 = 22.R.n.F.Q g
= 22(2,74)(1)(1,10)(38,95658328)
= 2583,133124 HP
- Untuk second stage
BHP 2 = 22.R.n.F.Q g
= 22(1,59)(2)(1,10)(38,95658328)
= 2997,942823 HP
- Untuk third stage
BHP 3 = 22.R.n.F.Q g
= 22(1,35)(3)(1,10)(38,95658328)
= 3818,134727 HP
- BHP Total = BHP 1 + BHP 2 + BHP 3 = 2583,133124 + 2997,942823 + 3818,134727
= 9399,210674 HP
- Untuk Suction Pressure (P s ) = 44 psig = 58,7 psia
o Rasio kompresi
- Untuk first stage
R = n s d P P 1       R = 1 1 7 , 14 44 7 , 14 148         R = 2,77 - Untuk second stage
R = n s d P P 1       R = 2 1 7 , 14 148 7 , 14 398         R = 1,59
- R = n s d P P 1      
R = 3 1 7 , 14 398 7 , 14 998         R = 1,35
o Gas third stage suction and discharge temperatur (Temperatur masuk dan keluar third stage )
Ts 3 = 96 o F = (96+460) o R = 556 o R T d = 106 o F = (106+460) o R= 566 o R
o Efisiensi volumetrik
- (1). Suction pressure untuk first stage
P s = (44+14,7) = 58,7 psia (2). Discharge pressure untuk first stage P d = (148+14,7) = 162,7 psia - (1). Suction pressure untuk second stage
P s2 = (148+14,7) = 162,7 psia (2). Discharge pressure untuk second stage
P d2 = (398+14,7) = 412,7 psia
- (1). Suction pressure untuk third stage
P s3 = (398+14,7) = 412,7 psia (2). Discharge pressure untuk third stage
P d3 = (998+14,7) = 1012,7 psia
- Compressibility factors pada suction dan discharge pressure Z s , pada 412,7 psia dan 96 o F = 0,87 Z d, pada 1012,7 psia dan 106 o F = 0,875
-  v = 96 – R – C   L R Z Z k d s         1 1  v = 96 – (1,35) – (24,87)
  1 1 35 , 1 875 , 0 87 , 0 25 , 1 1               = 87,08 % o Kapasitas
- Kapasitas per menit
q a = (PD)  v = (1050,954545)(0,8708) = 915,1712178 ft 3 /min
- Kapasitas per hari (MMSCFD)
Q g =               s s s a Z T P q 051 , 0 =               87 , 0 556 7 , 412
1712178 , 915 051 , 0

## = 39,82 MMSCFD
o Brake Horsepower (BHP)
- Untuk first stage
BHP 1 = 22.R.n.F.Q g = 22(2,77)(1)(1,10)(39,82107261)
= 2669,365781 HP

## -
Untuk second stage BHP 2 = 22.R.n.F.Q g = 22(1,59)(2)(1,10)(39,82107261) = 3064,470464 HP
- Untuk third stage
BHP 3 = 22.R.n.F.Q g = 22(1,35)(3)(1,10)(39,82107261) = 3902,863327 HP
- BHP Total = BHP 1 + BHP 2 + BHP 3 = 2669,365781 + 3064,470464 + 3902,863327 = 9636,699572 HP
Setelah melakukan eksperimen dengan memasukkan data yang ada kedalam perhitungan dan membandingkannya dengan performansi aktual alat, didapat bahwa:
- Pada
perhitungan piston displacement , didapat bahwa first stage > second stage > third stage ,
ini disebabkan perbedaan diameter silinder.
- Untuk setiap tekanan gas ke suction  Didapat bahwa rasio kompresi first stage > second stage > third stage , ini dipengaruhi discharge pressure , suction pressure , dan jumlah stage .  Didapat bahwa Brake Horsepower first stage < second stage < third stage , ini dipengaruhi perbedaan rasio kompresi, number of stage , dan kapasitas.
- Efisiensi Volumetrik Didapat bahwa efisiensi volumetrik teoritis berdasarkan perhitungan
lebih kecil dibandingkan secara aktual, ini dipengaruhi faktor umur alat. Semakin lama operasinya, maka efisiensi volumetriknya akan semakin turun.
- Kapasitas
Didapat bahwa kapasitas teoritis berdasarkan perhitungan lebih kecil dibandingkan secara aktual. Kapasitas ini dipengaruhi oleh besar- kecilnya efisiensi volumetrik.
- Brake Horsepower total Didapat bahwa BHP teoritis berdasarkan perhitungan lebih kecil dibandingkan BHP aktual. BHP ini dipengaruhi besar-kecilnya
kapasitas.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Cooper, “Operation Maintenance Parts Instruction Manual”, Engine-Compressor, Ajax- Superior. 2. Ismail, Syarifuddin, Prof. DR. Ir.,
1999. “Alat Industri Kimia”, Universitas Sriwijaya, Palembang, Vol. II. 3. Stewart I., Maurice, P.E., CSP, DR., “Pumps, Compressors And Prime Movers”, Worldwide Petroleum Training, Vol. II.
4. Sularso, Ir. MSME., Haruo Tahara, Prof. DR., 2004. “Pompa Dan Kompresor”, Pradnya Paramita,
Jakarta, Vol. VIII.